水泥土防滲墻在勝利水庫加固工程中的應用

任海民于學濤玄　鵬

（1.泰安市水利勘測設計研究院，山東泰安 271000；2.泰安市水利和漁業局，山東泰安 271000）

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水泥土防滲墻在勝利水庫加固工程中的應用

任海民1于學濤2玄鵬1

（1.泰安市水利勘測設計研究院，山東泰安 271000；2.泰安市水利和漁業局，山東泰安 271000）

【摘 要】本文主要介紹在勝利水庫北迎主壩除險加固工程中，根據大壩地質條件，通過加固方案比較，選用多頭和單頭小直徑攪拌機聯合施工構筑水泥土防滲墻的施工工藝，并通過適宜的施工工序和方法，嚴格控制施工質量，成功解決了大壩滲流穩定問題。試驗檢測證明，各項施工技術指標均滿足相關規范和設計要求，大壩防滲體達到了設計標準。

【關鍵詞】小直徑攪拌機；水泥土防滲墻；質量控制重點；應用

1 工程概況

勝利水庫位于黃河流域漕河上游，壩址在泰安市岱岳區滿莊鎮南留、北留村東，控制流域面積13.8km2。水庫是1978年在原南留、北留兩座小（1）型和北迎?。?）型水庫的基礎上擴建而成的，現狀總庫容5483萬m3，是一座以灌溉、供水為主的中型水庫。水庫主要由大壩、放水洞、引水渠、溢洪道等建筑物組成。自投入運行以來，各建筑物均暴露出比較嚴重的問題，處于帶病運行狀態。2011年10月，經水利部大壩安全管理中心核查，核定該壩為三類壩。該次除險加固工程設計確定水庫工程等別為Ⅲ等，大壩、放水洞等主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級。洪水標準采用100年一遇（P=1％）設計，1000年一遇（P= 0.1％）校核。設計總庫容5020萬m3，興利水位129m，興利庫容4670萬m3，設計洪水位128.64m，校核洪水位129m。地震設計烈度Ⅵ度。

2 存在問題

心墻土料混雜，土質均勻性差，組成心墻的壩料主要為壤土，其次為含粗粒壤土。心墻壤土干密度為1.39～1.84g/cm3，壓實度在73.9％～97.8％之間。室內試驗滲透系數為1.08×10-7～8.06×10-4cm/s，現場注水試驗滲透系數為2.78×10-5～1.13×10-3cm/s。心墻頂部為含粗粒壤土透鏡體，土料滲透系數偏大；心墻土料屬中—高壓縮性，土料壓實不均，壓實度較低。高程121.0m以下出現縮孔，容易產生壩體不均勻沉降，從而造成壩體內部產生張裂隙，危及大壩安全。

3 工程設計方案選擇

針對工程實際情況，在選擇加固方案時，主要對比了當下水庫加固中比較常用的兩種處理方案：方案一是塑性混凝土防滲墻；方案二是水泥土攪拌樁防滲墻。通過對比：?兩種處理方案如按常規設計均能滿足對壩體防滲的處理要求；?該水庫壩頂寬度為4m，如若采用方案一，壩頂需加寬4m左右，既改變了壩體下游壩面，又增加了投資，且該方案施工工序多，工序之間銜接難度大，人為因素對質量的影響較大，本身造價約為320元/m2；?方案二所需施工設備簡單，工藝不復雜，工序之間銜接機械化程度高且操作簡便，本身造價約為150元/m2。綜合多種因素，決定采用方案二。

勝利水庫北迎主壩（4 +868～5 +559）采用水泥土攪拌樁防滲墻，直徑0.45m，平均墻厚0.392m，最薄處為0.335m。施工樁位偏差不大于30mm，樁位偏移不大于10mm，成樁垂直度不大于0.4％。成樁水泥土強度不小于0.5MPa，滲透系數不大于1×10-6cm/s。與基巖接觸面應增加噴漿量使水泥土盡量與基巖膠合。防滲墻沿心墻軸線布置，最大攪拌深度為23.67m，采用多頭小直徑攪拌法施工。防滲墻與放水洞連接處，對壩體進行高噴灌漿、充填灌漿處理。

4 施工工藝

根據工程地質勘探資料和現場施工條件等綜合分析比較后，確定采用SJ4-550型四頭攪拌機（施工區域：5 +447.2～5 +559；4 +868～5 +336.4，深度：3.7～16.5m）和ZGZ-A25單頭深層攪拌機（施工區域：5 +336.8～5 +445.6，深度：15.2～24.1m）聯合施工，通過四攪二噴法一次成墻，樁機直徑0.55m，樁距0.4m，一次移位及成墻單元長度分別為1.6m和0.4m，單元間最小搭接尺寸為0.15m。其施工工藝如下［2］。

4.1 測量放樣

4.1.1 施工平臺與高程復合

平整場地、清除地面障礙物，以形成施工平臺。進行地面高程測量，標記水準點和測量點，并將測量結果與設計文件要求進行復合。施工平臺高程與設計文件要求誤差應控制在±15cm內。

4.1.2 防滲墻軸線的測量放樣

按設計要求進行防滲墻軸線的測量放樣，定出基準線和每一個樁位。

4.1.3 設置導流溝

按設計防滲墻軸線方向挖一條寬0.5m、深0.8m的導流溝，避免漿液外溢，保證施工場地清潔，而且有利于放樁位控制的輔助線。

4.2 設備安裝調試與就位

4.2.1 垂直度校準

設備試運轉成功后，應進行垂直度較準，為保證樁體垂直度滿足規范要求，在主機上懸掛一吊錘，通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來控制垂直度，有風時，采用經緯儀或全站儀。

4.2.2 確立樁位

SJ4-550型多頭深層攪拌機與ZGZ-A25型單頭攪拌樁機均具有獨立的液壓行走系統，開啟液壓行走系統，就位第一樁位。通過水平標尺找正垂直度。拉開標線和標尺，并將其固定在地面，標線長度以不小于10m為宜。

4.3 制漿攪拌與拌和輸送

該工程中水泥漿液制備系統采用LT-D型雙筒立式攪拌機進行，由HBW150型中壓灌漿泵經高壓膠管輸送至深層攪拌機噴漿攪拌。

4.4 預攪下沉

啟動深層攪拌樁機主動電機，選擇實驗確定的低位檔速，攪拌下沉至設計深度。

4.5 噴漿攪拌提升

深層攪拌機攪拌頭下沉至設計深度后，加大供漿量，注漿攪拌30s，然后使攪拌頭在樁底1m范圍內上下活動一次，待樁口有少量漿液溢出時，按試驗確定的速度噴漿并提升攪拌頭。

4.6 重復攪拌下沉

按設計要求的檔位停漿攪拌下沉至設計深度。

4.7 重復攪拌提升

噴漿攪拌提升達到設計樁頂。

4.8 清洗檢查

每根攪拌樁施工完畢，應向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗并檢查全部管路，直至干凈通暢，并將黏附在攪拌頭的軟土清洗干凈。

4.9 移機就位搭接

每序成墻移機行程分別為1.6m或0.4m。設置長度標尺和標線控制移位行程和軸線。

4.10 垂直度周期性校準

每移機一次應進行垂直度找正，即找正液壓臺車四水平標尺，控制鉆桿垂直度不大于0.4％。

4.11 連續成墻

重復上述作業流程可連續成墻。

5 施工中注意問題

5.1 地質復勘

沿防滲墻軸線布置地質復勘先導孔，先導孔完成后，繪制軸線處地質復勘剖面圖，以校核設計圖紙并`對深度進行精確定位，確保樁機鉆進攪拌深度。

5.2 確定現場試驗參數

項目開工前，必須進行水泥土攪拌樁試驗樁施工，以檢驗機具性能，確定施工工藝中的各項技術參數，如下表所列。

現場技術參數表

5.3 制漿

施工制漿過程中，所用水泥品種和質量必須符合設計及規范要求，應嚴格按批復的水灰比制漿，防止灰漿離析，若停機4h配置的漿液就不能使用，以確保漿液質量。

5.4 預攪下沉

在攪拌樁第一次預攪下沉時，為避免堵管或遇到較硬土層下沉較慢，可適當帶漿下鉆，但嚴禁帶水下鉆。噴漿壓力宜大于0.5MPa，小于1.0MPa。

5.5 樁徑控制

必須采用相應規格的鉆頭，經常檢查攪拌頭及鉆頭磨損情況，發現問題及時更換或修補，進而確保墻體最薄厚度滿足要求。

5.6 樁體完整性

為保證樁體的完整性，應首先調好樁機下沉及提升速度，嚴格按照試驗參數確定的速度施工，其次應嚴格控制噴漿和停漿時間，鉆頭到達樁底高程后提鉆攪拌到地面，必須保證孔口有翻滾的水泥漿，嚴禁斷漿事件發生，如若發生應立即處理，防止斷樁。

5.7 攪拌深度

嚴格控制攪拌深度，每次攪拌到底部時，應與設計及加密斷面進行比對，如采取措施后確實達不到設計深度，應由參建各方會商處理。

5.8 搭接厚度

為確保樁與樁之間的搭接厚度滿足墻厚的要求，應嚴格控制攪拌機每次移位的準確，防止少搭接或漏搭接現象的發生。

5.9 成樁中斷處理措施

施工過程中，如遇到特殊情況導致成樁工藝中斷，如能在24h內恢復施工，應將攪拌機下降至停漿點以下0.5m處，待恢復供漿時再噴漿鉆攪，以防止出現不連續樁體。如因故停機時間較長，在24h內無法恢復，宜先拆卸輸漿管路，妥為清洗，以防止漿液硬結堵管，按冷縫處理方法進行處理。

5.10 施工冷縫

施工冷縫處理，施工過程中因超時無法搭接或搭接不良，應作為冷縫記錄在案，采取在搭接處補做攪拌樁的措施，確保攪拌樁的施工質量。

6 質量檢查與檢測

6.1 開挖檢查

在防滲墻體的強度達到一定值后，建設、設計、檢測、監理及施工等單位進行聯合檢查，對樁號5 +500、5 +310兩處防滲墻體進行開挖檢查，從兩個探坑開挖情況發現，墻體連續好、搭接較好、外觀質量良好，墻體厚度、樁頭直徑等各項檢測指標符合設計要求［1］。

6.2 芯樣檢測

取芯檢測由山東某測試中心負責，共檢測10組：試驗樁芯樣檢測4組，抽檢樁芯樣檢測6組。經檢測，墻體的強度均大于0.8MPa，滲透系數均小于1×10-6cm/s，符合設計要求。

6.3 注水試驗檢測

現場在樁號4 +900、5 +110和5 +480三處防滲墻頂部布置鉆孔注水試驗點，經對測試數據進行整理計算，滲透系數均小于1×10-6cm/s，滿足設計要求。

6.4 高密度電法檢測

山東某測試中心采用高密度電法（FlashRES64超高密度電法儀）對防滲墻工程進行了全線檢測，經檢測：水泥土防滲墻墻體在其深度范圍內未見明顯電阻異常區域，連續性、整體性等各項指標均滿足設計要求。

7 結 語

勝利水庫大壩除險加固防滲墻工程施工期為2015年2月26日—6月17日，共完成防滲墻工程量7941.6m2。工程完成后，根據檢測數據及工程加固處理后蓄水運行實際效果現場檢查對比，防滲效果顯著，滿足設計要求和實際的需要，取得了較好的經濟效益和社會效益?！?/p>

參考文獻

［1］ DL/T 5425—2009深層攪拌法技術規范［S］.北京：中國水利水電出版社，2009.

［2］ 魯幫勇.多頭小直徑深層攪拌樁在土山水庫除險加固工程中的應用［J］.水利建設與管理，2012（12）：39-42.

Application of cement-soil cut-off wall in Shengli Reservoir Reinforcement Project

REN Haimin1，YU Xuetao2，XUAN Peng1
（1.Tai’an Water Conservancy Survey Design Institute，Tai’an 271000，China；2.Tai’an Water Conservancy and Fisheries Bureau，Tai’an 271000，China）

Abstract:The construction process of jointly constructing cement-soil cut-off wall by multi-head and single-head small diameter blenders is selected in risk removal and reinforcement projectof Shengli Reservoir Beiyingmain dam according to the geological conditions of dam through strengthening plan comparison.Construction quality is strictly controlled through suitable construction procedures and methods.The construction quality is strictly controlled.Dam seepage stability problem is successfully solved.Test results prove that all construction technical indicators can meet relevant specifications and design requirements，and the dam anti-seepage body reaches the design standards.

Key words:small diameter blender；cement-soil cut-offwall；quality control keys；application

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.002

中圖分類號：TV543

文獻標志碼：B

文章編號：1005-4774（2016）04-0005-04